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人為什么會感到倍兒爽?大腦中的哪個區域操控著你的愉悅感?神經生物學帶你“解剖”快感。

1953年,蒙特利爾。皮特·米爾納(Peter Milner)和詹姆斯·奧爾茲(James Olds)正在麥吉爾大學做博士后。他們的導師是著名的認知心理生理學的開創者唐納德·赫布(Donald Hebb)。兩人在赫布的指導下,對老鼠的大腦做了移植電極實驗。他們首先給老鼠注射麻醉劑,然后把一對電極植入老鼠的顱骨內半毫米處。幾天后,做過手術的老鼠恢復正常。微電極連著有彈性的長電線,電線的另一端連接著一個控制電流刺激的開關裝置。奧爾茲正是通過微電極向所插入的大腦部位施加電流刺激,以觀察老鼠有何反應。

快感實驗室

在秋季的某一天,奧爾茲和米爾納對其中一只老鼠做微電極實驗,觀察其中腦網狀系統。該系統居于大腦中線的位置,其基部尾端形成了腦干。曾有研究人員發現,網狀系統主要負責睡眠和喚醒的周期功能。令人驚訝的是,他們在手術中竟埋錯了電極的位置,位置盡管有誤,但還是在老鼠大腦的中線上,只不過稍微靠前了一點兒,而這個區域則通常被稱為“中隔”(septum)。

隨后,實驗人員把老鼠放到一個大長方形箱子里,讓它自由奔跑。箱子的四個角落分別標記為A、B、C、D。每當老鼠跑到角落A時,奧爾茲就立即按下按鈕,通過事先植入的電極給老鼠施加一次短暫、溫和的電擊(與身體其他部位不同,大腦組織沒有疼痛感受器,所以電擊不會造成顱內疼痛)。經過幾次電擊之后,老鼠不斷地跑到角落A,直到最后在另一個角落睡著了。第二天,這只老鼠似乎更鐘情于角落A,奧爾茲和米爾納對此感到興奮不已:他們認為埋有電極的腦區在受到刺激時,能引發生物體的好奇心。但是,進一步的實驗結果表明情況并非如此。在實驗中,老鼠已經習慣跑到角落A去獲得電擊。于是,為了誘使老鼠離開角落A,只要它朝角落B的方向“走”一步,實驗者就會施加電擊。這個辦法挺管用——老鼠不到5分鐘就開始習慣跑向角落B。進一步的研究發現,只要實驗者適時施加電擊,老鼠就會跑到箱子的任何一個角落——先用短暫的電擊吸引老鼠到目標位置,等老鼠到達目標位置后再施加較長的電擊刺激它。

很多年前,心理學家斯金納(B. F. Skinner)就設計了操作條件箱(operant conditioning chamber),也叫作“斯金納箱”(Skinner box)。箱子里設有一個杠桿,只要動物按壓杠桿,就會獲得一個強化刺激(reinforcing stimulus,如食物或水)或者是一個懲罰刺激(punishing stimulus,如電擊腳部產生的疼痛)。被放入斯金納箱的老鼠不僅很快就學會了按壓杠桿來獲得食物獎賞,而且還能躲避電擊懲罰。奧爾茲和米爾納稍微修改了斯金納箱的設置,老鼠在按壓杠桿后可以通過事先植入的電極直接獲得大腦刺激。兩人的研究發現也許是行為神經科學史上最激動人心的一幕:老鼠為了獲得大腦刺激,竟然可以在1個小時之內按壓杠桿達7000次。它們不是為了刺激大腦的“好奇中樞” (curiosity center),而是為了刺激“快樂中樞”(pleasure center),這個獎賞回路帶來的刺激比任何其他刺激都要強烈。一系列后續研究的結果顯示,與食物和水相比,老鼠更喜歡愉悅回路的刺激,即便老鼠處于饑餓或口渴的狀態也是如此。渴望自我刺激的雄鼠會不顧旁邊發情的雌鼠,一次又一次地穿過會產生腳部電擊的柵欄,去按壓杠桿;雌鼠則會放棄照顧自己新生的幼鼠而持續按壓杠桿。有些老鼠居然可以在24小時內,平均每小時自我刺激2000次,并且除此之外什么事也不干。為了不讓老鼠餓死,研究人員不得不把它們從箱子里移出。這小小的杠桿成了老鼠的最愛(見圖1-1)。

圖1-1 老鼠自我刺激愉悅回路

注:老鼠大腦中內側前腦束愉悅回路的不同位置事先被植入電極,當老鼠按壓杠桿時,就有短暫的電流通過電線刺激電極。這個裝置還能根據實用性做出調整。例如,電極的設置可以使老鼠為了獲得某個刺激而多次按壓杠桿。另外,也可將空針與電極一起植入老鼠大腦內,然后將藥物直接注射到愉悅回路。

資料來源:Illustration by Joan M. K. Tycko.

進一步的研究設置系統地改變了植入大腦電極尾端的位置,以便確認大腦獎賞回路的地圖。實驗結果表明,刺激大腦外部和上部的表面皮層(主要負責感覺和運動功能)并不會產生獎賞刺激,此時老鼠只是隨機地按壓杠桿。但在大腦內部深處,與獎賞有關的區域并非只有一個,而是有一組互相連接的結構組成了獎賞回路,它們全部靠近大腦基底并集中分布于中線位置,包括腹側被蓋區(ventral tegmental area)、伏隔核(nucleus accumbens)、內側前腦束(medial forebrain bundle)、中隔、丘腦(thalamus)和下丘腦(hypothalamus)。后面的章節將會詳細介紹這些區域,但這些區域產生獎賞刺激的程度卻不相同,例如,刺激內側前腦束愉悅回路的某些部分可以促使老鼠在1個小時內按壓杠桿達7000次,而刺激另外某些區域卻只能引發老鼠每小時200次的按壓。

如今也許已經很難想象,但在1953年,當研究人員提出動力或快樂獎賞的機制有可能位于大腦的某個位置或回路的觀點時,竟掀起了一股爭議熱潮。主宰科學界多年的主流觀點認為:大腦的興奮是由懲罰引發的,任何學習和行為的發展都是個體為了躲避懲罰而產生的,這個理論被稱為“驅力減低說”(drive-reduction hypothesis)。奧爾茲對此做了以下解釋:“懲罰所帶來的痛苦為個體提供了學習的動力,基于減少痛苦的學習能為個體提供前進的方向。”以此類推,個體行為根本用不著獎賞和快樂:這是一個只有大棒(懲罰),而沒有胡蘿卜(獎賞)的理論模型。奧爾茲和米爾納創新的實驗研究,徹底推翻了這個以懲罰為主導的理論。他們提出了更為全面、樂觀的理論觀點:“除了痛苦之外,快樂也是引發行為的動機。”1

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